Ejemplo de diseño de cimentacion

Proyecto Edificio SEPyC 0D25

Proyectos Geotécnicos y Estructurales

DERIBAME S.A.

Universidad Autónoma de Sinaloa Facultad de Ingeniería Mochis Materia: Ingeniería de Cimentaciones Trabajo: Estudio Técnico para la cimentación de un edificio de salones para la SEPyC. Equipo: Báez López Gildardo Delgado Montiel Damián Alberto Mendivil Martínez Carlos Javier Rivera Meraz David Grupo: 401 Ing. Civil

Los Mochis Sinaloa a23 de Mayo de 2011

Universidad Autónoma de Sinaloa

Facultad de Ingeniería Mochis

Fuentes de Poseidón S/N Los Mochis Sin. México. Tel: 66-88-82-86-03 www.constructoraDERIBAME.com



DERIBAME S.A.

“INFORME TÉCNICO DEL ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y ESTRUCTURAL COMO APOYO AL PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE UN EDIFICIO PARA SALONES DE LA SEPyC, UBICADO EN LA CALLE VICENTE LOMBARDO TOLEDANO EN LA CIUDAD DE LOS MOCHIS, AHOME, SINALOA, MÉXICO.”

Universidad Universid ad Autónoma de Sinaloa





DERIBAME S.A.

INDICE

I.

INTRODUCCIÓN

II.

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL.

III.

MEMORIA DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO DE LAS CIMENTACIONES ANEXOS

1) ESTUDIO DE MECÁNICA MECÁNICA DE SUELOS 2) PLANO EJECUTIVO

I.

INTRODUCCIÓN.






DERIBAME S.A.

Se construirá un edificio, en la Ciudad de Los Mochis; el cual tendrá la función de servir para salones de la SEPyC dicho edificio será de 1 nivel. El área total del lote es de 504 m 2. Y por esta razón se expide este reporte.

II.

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

En esta memoria de cálculo se detalla el diseño geotécnico y estructural realizado. El objetivo de este procedimiento es determinar las solicitaciones y diseño de los elementos estructurales que conforman la edificación, los cuales son columnas, través, losas y zapatas; estas últimas siendo nuestro propósito de estudio. Para tener una buena configuración de los elementos que formaran la estructura, esto apegándose al reglamento del ACI (American Concrete Institute). •

Configuración Configuración inicial

La propuesta inicial sobre el diseño estructural del edificio se hizo con los siguientes elementos; esto con el fin de poder evaluar las cargas muertas. Elemento Trabes: T1, T2 T3, T4 T5 Columnas C1, C2, C3 y C4 Losas

•

Largo (m) 3.50 6.00 1.00 Alto (m) 3.00 0.12

Ancho (m) 0.30 0.30 0.30 Ancho (m) 0.30 variable

Peralte (m) 0.60 0.60 0.60 Largo (m) 0.40 variable

Determinación de las fuerzas actuantes en la estructura

Las cargas actuantes en la estructura estarán en función de las marcadas en el RCDF y sus normas técnicas complementarias (NTC), las cuales son cargas muertas y vivas. a) Cargas muertas. Peso propio de los elementos (elementos ( elementos de concreto reforzado)





DERIBAME S.A.


Trabes (T1, T2, T3, T4 y T5): Wpp= 0.30m x 0.60m x 2400kg/m 240 0kg/m3 = 432 kg/m Columna (C1, C2, C3, C4): Wpp= 0.30m x 0.40m x 2400kg/m3 = 288 kg/m Carga muerta sobre la losa (Azotea). Losa de concreto de 12 cm = 0.12m x 2400kg/m3 = 288 kg/m2 Carga muerta adicional por losa (RCDF) = 20 kg/m2 Instalaciones y plafones = 35 kg/m2 Relleno e impermeabilización = 0.10m x 1200kg/m3 + 10 kg/m 2 = 130 kg/m2 Carga muerta total en azotea: 473 kg/m2 b) Determinación Determinació n de las cargas vivas. Carga viva máxima W v, azotea. Pendiente en azotea˂ 5 % entonces según el RCDF; Wv=100 kg/m2 

c) Carga de diseño para los elementos. Trabes Áreas Tributarias T1= 5.62 m 2 T2= 14.88 m2

T3= 12.44 m2

T5= 1.00 m2

T4= 14.88 m2

T1.- Carga por unidad de longitud. Por peso propio: 432 kg/m Por carga muerta de piso: (5.62m2 x 473 kg/m2)/3.5 m=759.5 kg/m Por carga viva: (5.62m2 x 100kg/m2)/3.5 m=160.6 kg/m Carga lineal total=1352.1 total=1352.1 kg/m T2.- Carga por unidad de longitud. Por peso propio: 432 kg/m Por carga muerta de piso: (14.88 m2 x 473 kg/m2)/3.5 m=2010.9 kg/m Por carga viva: (14.88 m2 x 100 kg/m2)/3.5 m=425.14 kg/m Carga lineal total=2868.0 total=2868.0 kg/m T3.- Carga por unidad de longitud. Por peso propio: 432 kg/m






DERIBAME S.A.

Por carga muerta de piso: (12.44 m2 x 473 kg/m2)/6.0 m=980.7 kg/m Por carga viva: (12.44 m2 x 100 kg/m2)/6.0 m=207.3 kg/m Carga lineal total=1620.0 kg/m T4.- Carga por unidad de longitud. Por peso propio: 432 kg/m Por carga muerta de piso: (14.88 m2 x 473 kg/m2)/6.0 m=1173.0 kg/m Por carga viva: (14.88 m2 x 100 kg/m2)/6.0 m=248.0 kg/m Carga lineal total=1853.0 kg/m T5.- Carga por unidad de longitud. Por peso propio: 432 kg/m Por carga muerta de piso: (1.00 m2 x 473 kg/m2)/1.0 m=473.0 kg/m Por carga viva: (1.00 m2 x 100 kg/m2)/1.0 m=100.0 kg/m Carga lineal total=1005.0 kg/m Columnas



Peso total de cada columna = (288 kg/m) (3.00m) = 864 kg C1.- Área tributaria = 11.0 m2 ˂ 36 m2; por lo tanto no se aplica la reducción de la carga viva. Reacción de la viga T1. R=

W= 1352.10 kg/m

 = ./. = 2366.18 kg

Reacción de la viga T3.

W= 1620.0 kg/m

 ./.

R=

=

= 4860.0kg




R=

W=1005.0 kg/m

=2(1005.0 kg/m)(1.0m) = 2010.0 kg

C2.- Área tributaria = 14.0 m2 ˂ 36 m2; por lo tanto no se aplica la reducción de la carga viva. Reacción de la viga T1.

W= 1352.10 kg/m





R=


∗  2∗ 

./. = 

=


DERIBAME S.A.

4732.35 kg

W= 1853.0 kg/m

 ./. = = 5559.00 kg  

R=


W=1005.0 kg/m

R= = (1005.0 kg/m) (1.0m) = 1005.00 kg C3.- Área tributaria = 16.5 m2 ˂ 36 m2; por lo tanto no se aplica la reducción de la carga viva. Reacción de la viga T2. R=

 

=

./. 

Reacción de la viga T3. R=  ∗

W= 2868.00 kg/m = 5019.0 kg W= 1620.0 kg/m

./.  = 2 ∗ = 9720.0 kg  


W=1005.0 kg/m

R= = (1005.0 kg/m) (1.0m) = 1005.0 kg C4.- Área tributaria = 21.0m2 ˂ 36 m2; por lo tanto no se aplica la reducción de la carga viva. Reacción de la viga T2. R=∗

 

=2∗

./. 

Reacción de la viga T4. R=  ∗

W= 2868.00 kg/m = 10038.0 kg

W= 1853.0 kg/m

./.  = 2 ∗ = 11118.0 kg  

Descarga sobre la columna C 1

Descarga sobre la columna C 2

Por viga T1

2366.18 kg

Por viga T1

4732.35 kg

Por viga T3

4860.00 kg

Por viga T4

5559.00 kg

Por viga T5

2010.00 kg

Por viga T5

1005.00 kg

Por peso propio

864.00 kg

Por peso propio

864.00 kg

Total

10100.18 kg

Total

12160.35 kg






Descarga sobre la columna C 3 Por viga T2

5019.00 kg

Por viga T3

9720.00 kg

Por viga T5

1005.00 kg

Por peso propio

864.00 kg

Total

16608.00 kg

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Descarga sobre la columna C 4 Por viga T2

10038.00 kg

Por viga T4

11118.00 kg

Por peso propio

864.00 kg

Total

22020.00 kg

Determinación del peso propio de muros de 2.70 m de altura con tabique de barro recocido hecho a mano 0.14m x 0.07m x 0.24m (ml) Tabique de barro recocido= [(0.14m x 2.70m x 1 m)-(0.01m x0.14mx1mx 36 juntas)-(0.01m x 0.07m x 0.14m x 4juntas)] 1400kg/m³ = 458 kg/ml Mortero de cemento y arena para juntas= [(0.01m x0.14mx 36 juntas) + (0.01m x 0.07m x 0.14m x 4juntas] 2000kg/m³=101.58kg/ml ≈102kg/ml Recubrimiento de mortero de cemento y arena = [0.015m x 2.70m x 2000 kg/m³]2caras = 162 kg/ml Peso total del muro= 722 kg/ml 

Dados. Descarga sobre el dado D1.

Por columna C1

10100.18 kg

Por muro 1

(722 kg/ml)*(3.5m/2) = 1263.5 Kg

Por muro 2

(722 kg/ml)*(6.0m/2) = 2166.0 Kg

Total

13529.7 kg

Descarga sobre el dado D2. Por columna C2

12160.35 kg

Por muro 1

2((722 kg/ml)*(3.5m/2)) = 2527.0 Kg

Total

14687.35 kg






DERIBAME S.A.


16608.00 kg

Por muro 1

(722 kg/ml)*(3.5m/2) = 1263.50 Kg

Por muro 2

2((722 kg/ml)*(6.0 m/2)) = 4332.00 Kg

Total

22203.5 kg


22020.00 kg

Por muro 1

2((722 kg/ml)*(3.5m/2)) = 2527.00 Kg

Total

24547.00 kg


12160.35 kg

Por muro 1

2((722 kg/ml)*(3.5m/2)) = 2527.00 Kg

Por muro 2

(722 kg/ml)*(6.0 m/2) = 2166.00 Kg

Total

16853.35 kg


22020.00 kg

Por muro 1

2((722 kg/ml)*(3.5m/2)) = 2527.00 Kg

Por muro 2

2((722 kg/ml)*(6.0 m/2)) = 4332.00 Kg

Total

28879.00 kg






DERIBAME S.A.

PARA REALIZAR EL ANÁLISIS ESTRUCTURAL SE UTILIZO EL SOFTWARE SAP, EN DICHO SOFTWARE SE METIERON LAS CARGAS DE LA SIGUIENTE MANERA. (Explicación Ejemplo). Calculo de las cargas muertas en el elemento ejemplo. T1 Carga lineal total=413.5 kg/m W = 413.5 kg/m = 0.414 T/m L = 3.50 m P = 2w/L = 2(0.414 T/m) / 3.5m = 0.237 T W = 337.9 kg/m = 0.338 T/m L = 3.50 m y b = 1.50 m P = 2w / (b+L) = 2(0.338 T/m)/(3.5+1.5m) =0.135 T

Calculo de las cargas vivas máximas en el elemento ejemplo. T1 Carga lineal total=160.6 kg/m W = 160.6 kg/m = 0.161 T/m L = 3.50 m P = 2w/L = 2(0.161 T/m) / 3.5m = 0.092 T W = 160.6 kg/m = 0.161 T/m L = 3.50 m y b = 1.50 m P = 2w / (b+L) = 2(0.161 T/m)/(3.5+1.5m) =0.064 T






DERIBAME S.A.

Dentro del entorno de trabajo del Software SAP2000

Carga muerta por el eje 1 de ejes A a E.

Carga viva máxima por el eje 1 de ejes A a E.

Cargas muertas del conjunto.






DERIBAME S.A.

Después de establecer las fuerzas actuantes dentro del modelo de computadora procede a realizar el análisis estructural, el cual, se hará con las combinaciones de cargas a considerarse, las cuales son las siguientes: 1.7 Envolvente •

COMBINACIONES cv.max + 1.4 c.muerta Combinación de las anteriores

Análisis Estructural

Con las cargas que se aplicaron en el programa ya se podrá realizar el análisis estructural en dicho software, de donde se obtienen las condiciones más desfavorables de la estructura sometida a las diversas combinaciones de cargas (envolvente). Y con los diagramas críticos se podrá dimensionar los elementos estructurales. Diagrama de columnas. Para DADO D1 Diagrama de momento crítico que presenta la columna al dado D1.

Por lo que a la columna se le presenta el siguiente momento mismo que transmite a la zapata: M = 0.02548 T-m. Para DADO D2 Diagrama de momento crítico que presenta la columna al dado D2.

Por lo que a la columna se le presenta el siguiente momento mismo que transmite a la zapata: M = 0.00601 T-m.






DERIBAME S.A.

Para DADO D3 Diagrama de momento crítico que presenta la columna al dado D3.









DERIBAME S.A.

Para DADO D6 Diagrama de momento crítico que presenta la columna al dado D6.


•

Observaciones sobre el Análisis Estructural.

Como se puede observar el análisis estructural se realizó únicamente con la combinación de cargas vivas y muertas y no se consideró el efecto de sismo ni viento, estas dos últimas solicitaciones que se mencionan; en el caso de efecto sísmico no se tomó en cuanta debido a que esta zona no es considerada de alto peligro sísmico, y en el caso del efecto por viento no se consideró debido a que en la zona este no representa mucho peligro además que se considera técnicamente que el efecto que en el edificio pudiese causar es muy poco por el hecho de que es de un solo nivel y su peso es muy alto por los materiales que lo constituyen. Otra de las razones por las que no se analizó con los efectos mencionados es debido a que el edificio no es muy grande y de alguna manera dichos estudios no son redituables en comparación con el coste de la estructura.





III.


DERIBAME S.A.

MEMORIA DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO DE LAS CIMENTACIONES.

Como se tienen 6 tipos diferentes de dados, en función de las cargas que bajan a ellos; dichas cargas son las siguientes: D1 ------- P = 13529.7 kg

D4 ------- P = 24547.00 kg

D2 ------- P = 14687.35 kg

D5 ------- P = 16853.35 kg

D3 ------- P = 22203.5 kg

D6 ------- P = 28879.00 kg

Entonces con estos datos se puede observar que son diferentes cargas en cada uno de ellos y tendría que hacerse el diseño de un tipo de zapata diferente por cada uno, lo cual no es redituable ni en cuanto al trabajo de diseño, costo y ejecución en la práctica de la construcción. Para impedir esto se propone únicamente tener 3 tipos diferentes de zaparas las cuales se diseñaran para 20 000 kg, 25 000 kg y 30 000 kg las cuales se ubicaran de la siguiente manera sobre los dados que se indicaron arriba. En los dados D1, D2, y D5, se construirán zapatas para 20 000 kg. (Zapata Z-1). En los dados D3 y D4, se construirán zapatas para 25 000 kg. (Zapata Z-2). Y en los dados D6, se construirán zapatas para 30 000 kg. (Zapata Z-3). NOTA: Para el diseño de las zapatas no se considerara el momento que estas tienen ya que en una análisis sobre el efecto que dichos momentos causan sobre la reacción del suelo, en la fórmula de la escuadrilla se observó que no es de importancia ya que hace variar muy poco la reacción que presenta el suelo a la estructura en comparación con la reacción que le propician las cargas puntuales; dicha variación en el caso más crítico no llego ni a un 4% (en el dado D3 que presenta el momento más fuerte de todos los dados). Así que en los diseños estructurales de las zapatas únicamente se tomara como dato de carga, la carga puntual sobre estas.





•


DERIBAME S.A.

Diseño estructural Zapata Z-1

Datos: Carga sobre el dado = 20 000 kg

Sección dado = 40 cm * 50 cm Concreto f´c = 210 kg/cm²

γ = 2.4 T/m³

Acero de refuerzo fy = 4200 kg/cm² qa = 22.64 T/m² para zapata rectangular aislada (* del estudio de mecánica de suelos), Df = 1.0 m con B/L = 0.8 y en un suelo con γ = 1.79 T/m³ SOLUCIÓN. 

Calcular dimensiones de la zapata:

Si se propone un “h” de 30 cm para la zapata tendremos.

Carga admisible neta = 22.64 t/m² - (0.7m)(1.79t/m³) – (0.3m)(2.4t/m³) – (0.15m*2.4t/m³) = 20.31 t/m². Como  =

  !" entonces  = =   

./²

= 0.98m²

y como B/L = 0.8 entonces B = 0.8 L así A = BL = 0.8L² y L =

$ . $ .%.² =

L= 1.11m y B = 0.89 así que las dimensiones se cierran en B = 1.00 m y L= 1.20 m. 

& = '

Calculo de la reacción del terreno.

Considerando un 60% de carga muerta y 40% carga viva

& = .∗.∗.)(.∗.∗∗.*

= 25 333.33 kg/m² > qadm entonces se tiene que aumentar el área de la zapata en un 12% (25 333.33/ 22640 = 1.12) para que esta reacción disminuya. 1.20 m² (1.12) = 1.34 m² con lo que se tiene B = 1.10 m y L = 1.30 m.





Ahora &



=


.∗.∗.)(.   ∗    ∗ . *  ∗.



DERIBAME S.A.

= 21 258.7 kg/m² < q adm OK!!!

Analizando a cortante como Viga.

Como h = 30cm y con un recubrimiento r= 7.5 cm entonces d= 22.5 cm

+& =(21258.70/²(.225(1.1 +& = 4 = 6.55 f 9:; 4 = .85(.55 210/<²(11<(22.5< 4 = 4 = 177.20 >> +& @A 5 261.53 kg

Debe ser menor que:

16 767.42 kg



!!

Analizando como losa (Punzonamiento):






DERIBAME S.A.

Vu =[(1.10m*1.3m)-(0.225m+0.5m)(0.225m+0.4m)]21 258.7 kg/m² = 20 767.1 kg Debe ser menor que:

.1$ f 9 ∗ :B∗ ; 44 == .85(1.1 210/<[(72.4 5>>cm∗+&2(2. 5 cm∗2](22. 5 cm  @A 4 = 61

82 312.83 kg



!!!

Diseño por flexión. Lado largo

N J LM K ℳI =  = (.*O/²(. (.² =1 870.77 kg-m = 187 077 kg-cm -Cálculo del índice de refuerzo:

P = .8−S .721− .53fℳ 9&:;

***OUV WN P P = .8−$ .721− .(/W²(W(. X = .18/W² X = P Y Y \Z /W²^ X_" = .Y \ X_" = .

= 0.018

-Calculo del porcentaje de refuerzo:

= 0.0009

= 0.0035

X ` = X:; ∅

X

Como es menor que el mínimo entonces se toma minimo = 0.0035 (110cm)(22.5cm) =8.66 cm²

-Numero de varillas:

1 vall

3/8 = 0.713 cm² entonces





b∅ 3c8 =

..*W² W² =12.1degh ei 


DERIBAME S.A.

≈ 13 vall.

Separación: 110 cm/ 13vall = 8.46 cm ≈ 9 cm



Diseño por flexión. Lado cortó.

ℳI = JKLMN = (.*O/²(. (.² =

1 692.72 kg-m = 169 272 kg-cm

-Cálculo del índice de refuerzo:

P = .8−S .721− .53fℳ 9&:;

%*OUV WN P P = .8− $ .721− .(/W²(W(. X = .1/W² X = P Y Y \Z /W²^ X_" = .Y \ X_" = .

= 0.014


= 0.0007

= 0.0035

X ` = X:;

X

Como es menor que el mínimo entonces se toma minimo = 0.0035 (130cm)(22.5cm) =10.24 cm² Universidad Autónoma de Sinaloa





DERIBAME S.A.

-Numero de varillas: 1 vall ∅ 3/8 = 0.713 cm² entonces

b∅ 3c8 =

..*W² (W² = 1.36degh ei



≈ 15 vall.

Separación: 130 cm/ 15vall = 8.66 cm ≈ 9cm

•




γ = 2.4 T/m³

Acero de refuerzo fy = 4200 kg/cm² qa = 22.64 T/m² para zapata rectangular aislada, Df = 1.0 m con B/L = 0.8 y en un suelo con γ = 1.79 T/m³ SOLUCIÓN. 








DERIBAME S.A.


!"   entonces  = =   

./²

= 1.23 m²


$ . $ ..² =

L= 1.24 m y B = 0.99 m así que las dimensiones se cierran en B = 1.00 m y L= 1.25 m. 


& = ' & = .∗.∗.)(.∗.∗∗.* & = (.∗.∗.)(.∗.∗∗.*


= 30 400 kg/m² > qadm entonces se tiene que

aumentar el área de la zapata en un 34% (30 400/ 22640 = 1.34) para que esta reacción disminuya. 1.25 m² (1.34) = 1.68 m² con lo que se tiene B = 1.20 m y L = 1.50 m. Ahora



= 21 111.11 kg/m² < q adm OK!!!



+& =(21111.110/²(.275(1.2 Debe ser menor que:


+& =

6 966.67kg




4 = 60

4 =

.55 f 9:;

18 291.7 kg




DERIBAME S.A.

4 = 0.850.55 210/<²(12<(22.5< 4 > +& @A !!


Vu =[(1.20m*1.50m)-(0.225m+0.5m)(0.225m+0.4m)]21 111.11 kg/m² = 28 434.03 kg Debe ser menor que:

4 = 61.1$ f 9 ∗ :B∗ ; 4 = .85(1.1S 2<10 [(72.5cm∗2(2.5cm∗2](22.5cm 4 = 4 >> +& @A 82 312.8kg



!!!


ℳI = JKLMN = (.O/²(. (.² =

3 166.67 kg-m = 316 667 kg-cm


P = .8−S .721− .53fℳ 9&:;

*OUV WN P P = .8− $ .721− .(/W²(W(. Universidad Autónoma de Sinaloa

= 0.028





DERIBAME S.A.

-Cálculo del porcentaje de refuerzo: Y [

X = P Y Z

\

X_" = .Y \

X ` = X:; ∅

.28/W² /W²^ X_" = . X=0

= 0.0014

= 0.0035

X

Como es menor que el mínimo entonces se toma minimo = 0.0035 (120 cm) (22.5cm) =9.45 cm²

-Número de varillas:

1 vall


W² = 13.25degh ei b∅ 38 = .%.*W²

≈ 14 vall.





ℳI = JKLMN = (.O/²(. (.² =

2 533.33 kg-m = 253 333 kg-cm






P =0


DERIBAME S.A.

.8−S 0.721− .53fℳ 9&:;

OUV WN P P = .8− $ .721− .(/W²(W(. X = .18/W² X = P Y Y \Z /W²^ X_" = .Y \ X_" = .

= 0.018


= 0.0009

= 0.0035

X ` = X:; ∅

X

Como es menor que el mínimo entonces se toma minimo = 0.0035 (150cm)(22.5cm) =11.81 cm²

-Numero de varillas:

1 vall


W² = 1.5degh ei b∅ 38 = ..*W²

≈ 17 vall.


•




γ = 2.4 T/m³

Acero de refuerzo fy = 4200 kg/cm² qa = 22.64 T/m² para zapata rectangular aislada, Df = 1.0 m con B/L = 0.8 y en un suelo con γ = 1.79 T/m³ Universidad Autónoma de Sinaloa





DERIBAME S.A.

SOLUCIÓN. 




  !" entonces  = =   

./²

= 1.48 m²


$ . $ .(.² =

L= 1.36 m y B = 1.09 m así que las dimensiones se cierran en B = 1.10 m y L= 1.40 m. 

& = '



& = .∗.∗.)(.∗.∗∗.* & = (.∗.∗.)(.∗.∗∗.*

= 29 610 kg/m² > qadm entonces se tiene que

aumentar el área de la zapata en un 31% (29 610/ 22640 = 1.31) para que esta reacción disminuya. 1.54 m² (1.31) = 2.02 m² con lo que se tiene B = 1.30 m y L = 1.60 m. Ahora


= 21 923.1 kg/m² < q adm OK!!!







DERIBAME S.A.



2123.10/²(.325(1.3 +& = 4 = 6.55 f 9:; 4 = .85(.55 210/<²(13<(22.5< 4 = 4 > +& @A +& = 

9 262.51 kg

Debe ser menor que:

19 816.1 kg



!!


Vu =[(1.30m*1.60m)-(0.225m+0.5m)(0.225m+0.4m)] 21 923.1 kg/m² = 35 666.14 kg Debe ser menor que:

4 = 61.1$ f 9 ∗ :B∗ ; 4 = .85(1.1S 2<10 [(72.5cm∗2(2.5cm∗2](22.5cm 4 = 4 > +& @A 82 312.83 kg



!!!






ℳI =

JK LMN 

=

%


DERIBAME S.A.

.O/². .² =4 310.63 kg-m = 431 063 kg-cm


P = 0.8−S 0.721− .53fℳ 9&:;

OUV WN P P = .8− $ .721− .(/W²(W(. X = .35/W² X = P Y Y \Z /W²^ X_" = .Y \ X_" = .

= 0.035

-Cálculo del porcentaje de refuerzo:

= 0.0018

= 0.0035

X ` = X:; ∅

X

Como es menor que el mínimo entonces se toma minimo = 0.0035 (130 cm) (22.5cm) =10.24 cm²


1 vall


W² = 1.3degh ei b∅ 38 = ..*W²

≈ 15 vall.








ℳI =


DERIBAME S.A.


JK LMN 

=

.O/². .(² =3 551.54 kg-m = 355 154 kg-cm

%


P = 0.8−S 0.721− .53fℳ 9&:;

OUV WN P P = .8−$ .721− .(/W²(W(. X = .23/W² X = P Y Y \Z /W²^ X_" = .Y \ X_" = .

= 0.023

-Cálculo del porcentaje de refuerzo:

= 0.0012

= 0.0035

X ` = X:; ∅

X

Como es menor que el mínimo entonces se toma minimo = 0.0035 (160cm) (22.5cm) =12.60 cm²


1 vall






b∅ 3c8 =


..*W² W² = 17.67degh ei



DERIBAME S.A.

≈ 18 vall.







DERIBAME S.A.

ANEXO 1. Estudio de Mecánica de suelos

“INFORME TÉCNICO DEL ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS COMO APOYO AL PROYECTO EJECUTIVO DE CONSTRUCCIÓN DE UN EDIFICIO PARA SALONES DE LA SEPyC, UBICADO EN LA CALLE VICENTE LOMBARDO TOLEDANO EN LA CIUDAD DE LOS MOCHIS, SINALOA, MÉXICO.”






DERIBAME S.A.

INDICE IV.

INTRODUCCIÓN

V.

GEOLOGIA REGIONAL

VI.

TRABAJOS DE CAMPO

VII. ESTRATIGRAFIA ENCONTRADA VIII. TRABAJOS DE LABORATORIO IX.

ANALISIS DE CAPACIDAD DE CARGA

X.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ANEXOS

3) UBICACIÓN DEL SITIO 4) FOTOGRAFIAS DEL SITIO






DERIBAME S.A.

I. INTRODUCCIÓN Se procedió a efectuar un estudio de Mecánica de Suelos, el cual serviría de apoyo para proyecto de la obra: Aulas de la SEPyC, con ubicación en Colonia Margarita, Los Mochis Sinaloa. El objetivo principal de este estudio es conocer el perfil estratigráfico del subsuelo que se encuentra en la zona del proyecto, realizarle pruebas de laboratorio para determinar las características físicas y mecánicas, y así poder hacer las recomendaciones necesarias para el buen diseño de la obra que se va a instalar en el terreno. II. GEOLOGIA REGIONAL De acuerdo a la carta geológica que edita el Instituto de Estadística Geografía e Informática (INEGI) de la zona del sitio, este corresponde principalmente a depósitos cuaternarios, con formaciones clasificadas como Q(s), que corresponden al período cenozoico, constituidos por arcillas, limos y arenas, en los cuales se pueden encontrar depósitos constituidos por mezclas de los tipos de suelos mencionados. El clima es característico de zona semidesértica, presenta ambiente seco, lluvias deficientes y temperaturas cálidas. La precipitación media anual alcanza los 240 mm.con las principales lluvias de verano, desde el punto de vista sísmico este se localiza en la zona B o penísismica. III. TRABAJOS DE CAMPO Se procedió inicialmente a realizar un recorrido por el sitio en estudio. Con pala, pico y barra, se realizó un Pozos a Cielo Abierto (PCA-1) en un punto en especial del lugar de trabajo. Se observó en el recorrido que el terreno presenta una topografía sensiblemente plana y al momento se observó que había raíces de las mismas, producto del desmonte que se estaba ya realizando, colinda hacia el norte con terreno despejado sin construcción, hacia el poniente con casas habitacionales, colindancia hacia el oriente con la Calle Vicente Lombardo la cual se encuentra pavimentada con concreto hidráulico y hacia el sur con terreno baldío enmontado. Se realizó la excavación del pozo PCA-1 efectuado hasta la profundidad de 1.50m. y posteriormente en forma manual con pico y pala se obtuvo una muestra inalterada para determinarle las propiedades mecánicas de la capa superficial del subsuelo del sitio en estudio.






DERIBAME S.A.

IV. ESTRATIGRAFIA ENCONTRADA En base al pozo a cielo abierto realizado con pala, pico y barra, hasta la profundidad de 1.5 m. (no fue posible avanzar más debido a el tipo de suelo encontrado), se detectó la siguiente estratigrafía y que se puede apreciar inclusive en las fotografías tomadas ex profeso; de una profundidad, medida a partir del nivel de superficie, 0.00 m. hasta 1.5m una arcilla o color café claro, y blanda hasta la máxima profundidad realizada con una baja dilatancia, alta tenacidad y resistencia al desmoronamiento, características de campo típica de los suelos clasificados como Arcillas “CL y CH ”, el nivel de aguas freáticas se localizó ya estabilizado a la profundidad de 1.30 m. medido a partir de la superficie del terreno natural. V. TRABAJOS DE LABORATORIO Las muestras extraídas de los pozos a cielo abierto realizados se trasladaron al laboratorio para determinarles: contenido de humedad, densidad de sólidos, pesos volumétricos, granulometría, plasticidad, ensayes triaxiales y de consolidación; siendo los resultados obtenidos los siguientes:






DERIBAME S.A.

Humedad de la muestra. OBRA: Aulas de la SEPyC LOCALIZACION: Col. Margarita Capsula No

Peso Cap. (gr)

Peso cap. +suelo húmedo (gr)

A B

29.5 28.8

69 99.5

FECHA: Mayo de 2010

Peso cap.+ Peso suelo agua Seco(gr) (gr)

63.4 91.7

5.6 7.8

Peso suelo seco (gr)

Humedad

33.9 62.9

8.11 8.5

%

Aplicando la fórmula de humedad: W=

kl x km

100

km)V x100 W  kml)VU km)VUkV


W=8.3%





DERIBAME S.A.

Densidad de los Sólidos OBRA: Aulas de la SEPyC LOCALIZACION: Col. Margarita Pozo

Capsula

Peso Suelo

No

No

1

A

FECHA:

Mayo de 2010

Peso matraz + agua

(gr)

Peso matraz + agua (gr)

100

683

742.1

+ Suelo (gr)

Aplicando la fórmula:

Ss =

km qm

km

Ss = km)klUklm


tuuvw

r = tuuvw)yzU{|.t = .||





DERIBAME S.A.

Ensaye Granulumetrico OBRA: Aulas de la SEPyC LOCALIZACION: Col. Margarita

FECHA: Mayo de 2010

Malla No.

Kg Retenido

Retenido Parcial

% retenido Parcial

% Que Pasa

200 Charola

5.7 57.2

5.7 62.9

9.09 100

90.94 0

Suma

62.9

Porcentaje de gravas: 0% Porcentaje de arenas: 9.09% Porcentaje de finos: 90.94% Como es un suelo con más del 50% de finos no se desarrolla la curva granulométrica de este, debido a que se está tratando con suelo fino y para fines de clasificación no fue necesario determinar los valores de Cu y Cc; es decir, no se requiere del uso de las características granulométricas del suelo para su calcificación, pero si de las características de plasticidad.






DERIBAME S.A.

Clasificacion del Suelo (Limites de Aterberg-Liquido&Plastico) OBRA: Salones de la SEPyC Col. Margarita LOCALIZACION: Prueba No Peso Peso cap + cap.+ No golpes Wh Ws 1 21 52.3 46.9 2 23 44.9 39.5 3 29 45.6 40.2 4 33 24.5 29.2 5 35 40.9 38.2

FECHA: Mayo de 2010 Peso

Peso

agua 3.4 5.4 5.4 4.4 2.7

capsula 41.5 30.7 31 20.1 30.5

Peso Ws 5.4 8.8 9.2 9.1 7.7

Contenido agua % 63 61.3 58.7 48.3 35

70 65 60.05 60 55 50 45 40 35 30

5

6

7

8

9 10

20

30

40

50

Limite liquido (%) = 60.05






DERIBAME S.A.

Clasificacion del Suelo (Limites de Aterberg-Liquido&Plastico) OBRA: Aulas de la SEPyC LOCALIZACION: Col. Margarita Limite

Prueba No 1 2

FECHA: Mayo de 2010 Plastico

Peso cap.+ Peso cap + Wh Ws 46.7 45.9 45.1 44.5

Limite Plástico (%) =

tz.t)t{.z} 

Peso agua 0.8 0.6

Peso capsula 41.30 40.09

Peso Ws 4.60 4.41

Contenido agua % 17.39 16.31

= t~. ~






DERIBAME S.A.

Clasificacion del Suelo Con los valores de limite liquido y limite plástico se encontró el valor del Indicé plástico; o sea, fase en la que el suelo se comportara plásticamente. IP = LI – LP = 60.05% – 15.5% = 44.55 % Según SUCS el suelo se clasifica de la siguiente manera: Mas del 50% de finos pasa la malla No. 200 el suelo es fino. Si el límite líquido es mayor que 50 el suelo es Limo o arcilla de alta compresibilidad. Si el suelo esta arriba de la línea A en la carta de plasticidad es arcilla y de lo contrario es limo. IP en la recta A IP = 0.73 (LL-20)

IP = 0.73 (60.05-20)= 29.24%

IP del suelo IP = 44.55 LP

Linea B

CH 44.55

Linea A

29.24

CL OH

7 4

ó MH

CL-ML ML

LL 0

10

20

30

40

50

60

70

80

60

Clasificación SUCS: Arcilla de Alta compresibilidad


Símbolo: CH





DERIBAME S.A.

Prueba Triaxial: COMPRESION TRIAXIAL DATOS GENERALES

Ds= Dc= Di= Hm= Tiempo min. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3,39 3,39 3,49 89,3 Lect. Mic. 29 59 140 185 214 225 231 235 235

MEEDIDAS DE LA MUESTRA 1: As= 10,650024 Ac= 10,650024 Ai= 10,964184 Constante= 0,088

W= V=

Gama= Am=

137.3 g 82.22cm³ 1.67gr/cm³ 10,702384

Carga Kg Def.Total.min Def.unit. 1-Def.unit A corregida Esfuerzo 2,552 1 0,01119821 0,98880179 10,8235888 0,23578131 5,192 2 0,02239642 0,97760358 10,9475703 0,47426048 12,32 3 0,03359462 0,96640538 11,0744252 1,11247309 16,28 4 0,04479283 0,95520717 11,2042543 1,4530195 18,832 5 0,05599104 0,94400896 11,3371636 1,66108567 19,8 6 0,06718925 0,93281075 11,473264 1,72575128 20,328 7 0,07838746 0,92161254 11,6126718 1,75050155 20,68 8 0,08958567 0,91041433 11,7555091 1,75917519 20,68 9 0,10078387 0,89921613 11,901904 1,73753712

COMPRESION TRIAXIAL DATOS GENERALES MEDIDAS DE LA MUESTRA 2: As= 10,304448 Ac= 10,05312 Ai= 10,335864 constante= 0,088

Ds= 3,28 W= 137g Dc= 3,2 V= 72.49cm³ Di= 3,29 Gama= 1.89gr/cm³ Hm= 86,9 Am= 10,142132 Tiempo Lect. Carga min. Mic. Kg Def.Total.min Def.unit. 1-Def.unit A corregida Esfuerzo 1 29 2,552 1 0,01150748 0,98849252 10,2602011 0,24872807 2 59 5,192 2 0,02301496 0,97698504 10,3810515 0,50014201 3 140 12,32 3 0,03452244 0,96547756 10,5047827 1,17279913 4 185 16,28 4 0,04602992 0,95397008 10,631499 1,53129864 5 214 18,832 5 0,0575374 0,9424626 10,7613098 1,74997286 6 225 19,8 6 0,06904488 0,93095512 10,8943297 1,81745923 7 231 20,328 7 0,08055236 0,91944764 11,0306792 1,84286022 8 235 20,68 8 0,09205984 0,90794016 11,1704851 1,85130725 9 235 20,68 9 0,10356732 0,89643268 11,3138802 1,82784328 Universidad Autónoma de Sinaloa





DERIBAME S.A.

COMPRESION TRIAXIAL DATOS GENERALES

Ds= Dc= Di= Hm= Tiempo min. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3,33 3,19 3,23 86,4 Lect. Mic. 29 59 140 185 214 225 231 235 235

MEDIDAS DE LA MUESTRA 3: As= 10,461528 Ac= 10,021704 Ai= 10,147368 K= 0,088

W= V= Gama= Am=

129.5g 71.55cm³ 1.81gr/cm³ 10,115952

Carga Kg Def.Total.min Def.unit. 1-Def.unit A corregida Esfuerzo 2,552 1 0,01119821 0,98880179 10,2305154 0,2494498 5,192 2 0,02314815 0,97685185 10,3556665 0,50136802 12,32 3 0,03359462 0,96640538 10,4676073 1,17696429 16,28 4 0,04479283 0,95520717 10,5903226 1,53725252 18,832 5 0,05599104 0,94400896 10,7159492 1,75738049 19,8 6 0,06718925 0,93281075 10,844592 1,82579483 20,328 7 0,07838746 0,92161254 10,976361 1,8519799 20,68 8 0,08958567 0,91041433 11,1113716 1,86115636 20,68 9 0,10078387 0,89921613 11,2497449 1,83826391

Del estudio de la prueba Triaxial se encontraron los siguientes esfuerzos: Probeta No. 1

Esfuerzo Confinante

2 3


Esfuerzo Desviador

Esfuerzo Total

0,5 1,7591752 2,25917519 1

1,842860 2,84286022

1,5 1,86115636 3,36115636





DERIBAME S.A.

CÍRCULOS DE MORH

Ø

²

De dicha prueba se encontraron los siguientes datos: C=

8 T/M^2

fi=

3º

Gama(m)=

1.79 T/M^3






DERIBAME S.A.

Prueba de Consolidación.

.1<

Datos del anillo: Área del anillo= 90 Altura del anillo=

3.81<

De la prueba se obtuvieron los siguientes datos: σ=0,0015Kg/cm2 Δσ=0,0015Kg/cm2 Tiempo (min.)

σ=0,013Kg/cm2 Δσ=0,0115Kg/cm2

Lect. Micr. (mm.)

Tiempo (min.)

Lect. Micr. (mm.)

σ=0,026Kg/cm2 Δσ=0,013Kg/cm2 Tiempo (min.)

Lect. Micr. (mm.)

0

18,36

0

17,79

0

17,12

0,5

18,12

0,5

17,51

0,5

16,82

1

18,115

1

17,46

1

16,79

2

18,11

2

17,43

2

16,74

4

18,08

4

17,4

4

16,69

8

18,075

8

17,37

8

16,65

15

18,07

15

17,35

15

16,6

30

18,06

30

17,31

30

16,54

60

18,055

60

17,28

60

16,5

120

17,795

120

17,21

120

16,46

240

17,79

240

17,12

240

16,42

σ(Kg/cm2)

Lectura final del micrómetro

0

18,36

0

0,0015

17,79

0,57

0,013

15,98

1,81

0,026

13,23

2,75

δt(mm)

-Calculo de la altura de sólidos considerando la altura del anillo de 38.1mm.

5f.  €i = ‚iγ•ilA = 2.4472. 4 .1<  €i = 2. 21.5 €d = 38.1 −21.5 €d = 1. 90

15< =






DERIBAME S.A.

-Relación de vacíos inicial:

.21.65 …! = .77 €†ˆ = €‰Š −‚  σ = •Œ σ = .%. = .  15 N V VN σ = .15/cm ‚ = .57 …! =

-Para:

d† 1 = d‡

,

-Altura de vacios final y su relación de vacios:

€†ˆ = 1.−.57 = 1.3 …! = 1.21.53  = .7 Hv(mm)

σ(Kg/cm2) Δσ=(Kg/cm2) δt(mm)

e

0

0

0

16,6

0,77

0,0015

0,1353

0,57

16,03

0,74

0,013

0,8647

1,81

14,22

0,66

0,026

1

2,75

11,47

0,53

De la tabla anterior se realizó la siguiente gráfica:

Grafica de compresibilidad ( e Vs σ)






DERIBAME S.A.

De la gráfica se obtuvo:

0 06 Δe  0.9 Δσ = .

Calculado el asentamiento del estrato:

•Δσ— ΔH  H“”1F – ”•  ΔσΔ–  ˜00.06.9 ™  0.067 Por lo tanto:

ΔH  1.5m].*. )u.{{ ^

ΔH  0.00227m.





VI.


DERIBAME S.A.

ANALISIS DE CAPACIDAD DE CARGA.

Para determinar la capacidad de carga a la falla del estrato donde se desplantaran las estructuras hacemos uso de la expresión dada por Terzaghi en su teoría general de falla de los suelos, para el caso de suelos puramente cohesivos y cimiento rectangular y/o cuadrado, específicamente de la profundidad de donde fue obtenida la muestra inalterada y apoyándonos en los resultados obtenidos de la prueba triaxial rápida denominada UU, la cual se anota a continuación: qc = (1+0.3B/L)cNc + γDf Nq + (0.5-0.1B/L)γ B Nγ

Dónde: • • • • • • • •

qc= Capacidad de carga a la falla en t/m2 c = Cohesión aparente del suelo en t/m2 γ1 = Peso volumétrico del suelo por encima del nivel de desplante en t/m3 Df = Profundidad de desplante en m. B = Ancho del cimiento en m. L = Largo del cimiento en m. γ2 = Peso volumétrico del suelo por debajo del nivel de desplante en t/m3 Nc, Nq, Nγ = Son factores de capacidad de carga que dependen del valor del ángulo de fricción interna (φ).

Para determinar la capacidad de carga admisible emplearemos la expresión: qadm. = qc /F.S. Dónde: • • •

qadm= Capacidad de carga admisible en t/m2 qc= Capacidad de carga a la falla en t/m2 F.S. = Factor de Seguridad que para este caso se tomará como de 3 En caso de emplear cimientos cuadrados se utilizará la expresión:

qc = 1.3 c Nc + γ1 Df Nq + 0.4γ2 B Nγ

De aplicar estas expresiones se obtuvieron los siguientes valores que son de apoyo en el diseño de la cimentación:





DERIBAME S.A.


En cimiento Rectangular: 8 T/m2 c = 3 ° Ø= γ = 1,79 T/m3

Datos del Estrato de Suelo donde se da la falla, por debajo de la profundidad Df: Datos del Estrato de Suelo hasta de la profundidad Df:

γ=

Nc =

6,62

Nq =

1,35

Nγ =

0,06

1,79 T/m3 Datos del cimiento Df =

Propuesta 1

1

y haciendo variar "B"

m

Fijando:

L = 1,4 m

Con F.S. =

3

Capacidad de Carga Ultima

Capacidad de Carga Admisible

Carga de Diseño

qc = (1+0.3B/L)cNc + γDf Nq + (0.5-0.1B/L)γ B Nγ

qadm = qc / F.S

P = qadm(B*L)

B (m)

qc (T/m2)

qadm

0,8

64,49

21,50

24,08

1

66,77

22,26

31,16

1,1

67,91

22,64

34,86 (*)

1,2

69,05

23,02

38,67

1,3

70,19

23,40

42,58

1,4

71,32

23,77

46,60

1,5

72,46

24,15

50,72

1,6

73,60

24,53

54,96

(T/m2)

P (Ton)

(*) Fue el que eligió el estructurista para diseñar sus zapatas, esto de acuerdo al tipo de zapatas que se decidió usar y la carga máxima puntual sobre las zapata mas critica. En cimiento Cuadrado: Datos del Estrato de Suelo donde se da la falla, por debajo de la profundidad Df:

c = Ø= γ=

Datos del Estrato de Suelo hasta de la profundidad Df:

γ=

1,79 T/m3

8

T/m2

Nc =

6,62

3

°

Nq =

1,35

1,79 T/m3

Nγ =

0,06

m

F.S. =

Datos del cimiento

Propuesta 2

Fijando:

Df =

1

y haciendo variar "B"

Capacidad de Carga Ultima

Capacidad de Carga Admisible

qc = 1.3 c Nc + γDf Nq qadm = qc / F.S + 0.4γ B Nγ


3 Carga de Diseño P = qadm(B²)





B (m)

qc (T/m2)

qadm

1

71,31

23,77

23,77

1,2

71,32

23,77

34,23

1,3

71,32

23,77

40,18

1,4

71,32

23,77

46,60

1,5

71,33

23,78

53,50

2

71,35

23,78

95,13

2,2

71,36

23,79

115,13

(T/m2)

DERIBAME S.A.

P (Ton)

-Para determinar la altura de las paredes, en las excavaciones, para que estas mantengan la verticalidad, empleamos la teoría de Rankine para suelos cohesivos. H =( 4 c ) / γ Dónde: H= Altura máxima a la falla de con pared vertical en m. c = cohesión aparente del suelo en t/m2 γ

= Peso volumétrico del primer estrato en t/m3. Sustituyendo valores en la expresión obtenemos:

H = (4 *8 t/m2) /1.79 t/m 3 H = 17.88 m. Para determinar la altura máxima admisible consideramos un F.S. de 3 H máx. adm. = H / F.S. Sustituyendo valores en la expresión nos resulta un valor de H máx. adm. = 5.96 m ≈ 6 metros.





VII.


DERIBAME S.A.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

En base a los trabajos de campo y resultados de los ensayes de laboratorio realizados en muestras extraídas del sitio de interés y cálculos efectuados apoyándonos en ellos, se puede concluir y recomendar lo siguiente:

1. Es posible realizar excavaciones a cielo abierto con paredes verticales hasta una profundidad de 6.0 m. 2. Se recomienda de que a mayores profundidades de excavación, los pozos sean ademado con el fin de evitar derrumbes, estos pueden ser de madera ó de acero apuntalados. 3. De acuerdo a la dificultad para realizar la excavación este se puede clasificar como tipo A (excavable con pico y pala). 4. De acuerdo a el tipo de suelo encontrado es posible proponer cimentaciones aisladas ó continuas desplantadas a una profundidad de 0.8 m a 1.0 m. ya que los asentamientos que pudieran presentarse según la prueba de consolidación son mínimos. 5. Es necesario de que al momento de construir pisos se elimine la capa superficial (desmonte y deshierbe) y se rellene con material inerte (balastre) colocado y compactado en tres capas de 12 centímetros cada una, y con esto se levantara el nivel de terreno a la altura de la guarnición. 6. Por las características del subsuelo, se recomienda no cimentar debajo de 1.50 m. ya que el suelo varía de media a blanda existiendo la posibilidad de que se presenten desplazamientos fuertes. 7. Para fines de selección del coeficiente sísmico, el subsuelo se clasifica del tipo II, ubicándose en la zona B. Con respecto a la velocidad de los vientos se infieren de 150 km/h, para períodos de retorno de 50 años.

Observaciones: Las recomendaciones que se han realizado están basadas en la inspección de los sondeos efectuados, si se llegará a encontrar diferencias durante el procedimiento constructivo, se nos deberá de notificar para hacer las recomendaciones pertinentes.






DERIBAME S.A.

El presente trabajo se firma el día 23 de Mayo de 2011 en la Ciudad de Los Mochis, Sinaloa.

Atentamente

“Proyectos Geotécnicos y Estructurales DERIBAME S.A.”

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--------------------------------------------

Damian Alberto Delgado Montiel

Gildardo Báez López

Jefe de Proyectos

Gerente General

--------------------------------------------

--------------------------------------------

David Rivera Meraz

Mendivil Martínez Carlos Javier

Subgerente

Laboratorista






DERIBAME S.A.

ANEXO 1. Ubicación. Dentro de la ciudad de Los Mochis Ahome, Sinaloa el solar en estudio se muestra a continuación.

Dando un zoom a la zona se muestran las siguientes calles.






DERIBAME S.A.

ANEXO 2. Fotografías del sitio







DERIBAME S.A.






DERIBAME S.A.



Ejemplo de diseño de cimentacion

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